淺析水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫的成因及預(yù)防措施
【關(guān)鍵詞】水泥穩(wěn)定碎石基層、裂縫、成因、預(yù)防措施
一、前言
水泥穩(wěn)定碎石有良好的力學(xué)性能和板體性，其初期強(qiáng)度高并且強(qiáng)度隨齡期增長，其力學(xué)強(qiáng)度還可視工程需要進(jìn)行調(diào)整。其特點(diǎn)是：強(qiáng)度高、水穩(wěn)性好、抗凍性好、耐沖刷，溫縮性和干縮性均較小，是一種優(yōu)良的路面基層材料。然而水泥穩(wěn)定碎石料也有其與生俱來的缺點(diǎn)：主要是脆性大，從而導(dǎo)致對溫度和濕度敏感性強(qiáng)，易因溫度變化和濕度變化產(chǎn)生裂縫并反射到路面，導(dǎo)致路面強(qiáng)度和使用性能大大降低，這也是路面工程不可忽視的病害。
二、水穩(wěn)基層裂縫現(xiàn)象
水泥穩(wěn)定集料基層是將一定級配的集料與水泥和水一起攪拌后，在最佳含水量狀態(tài)下碾壓成型，經(jīng)過養(yǎng)生達(dá)到一定強(qiáng)度的路面基層結(jié)構(gòu)，此基層是一種半剛性結(jié)構(gòu)。水泥穩(wěn)定基層產(chǎn)生裂縫是影響瀝青混凝土面層破壞的關(guān)鍵因素。這種裂縫，一般在基層頂面沿橫向開裂多為等間距，呈直線型，縫長不等，縫寬在0.5~3.5mm左右。較早出現(xiàn)裂縫是在水穩(wěn)層養(yǎng)生過程中開始出現(xiàn)，有的是在瀝青混凝土路面通車后在荷載作用下出現(xiàn)，這是由于水穩(wěn)層出現(xiàn)裂縫并引起瀝青混凝土面層產(chǎn)生相對的反射裂縫。
三、水穩(wěn)基層產(chǎn)生裂縫的危害
基層裂縫的危害主要有兩個(gè)方面：一是降低基層的整體強(qiáng)度；二是發(fā)展后會形成反射裂縫，使瀝青混凝土路面相應(yīng)出現(xiàn)有規(guī)則的橫向裂縫、起拱。出現(xiàn)第二種情況，若不及時(shí)處理，雨水從裂縫里向下滲透，瀝青混凝土和基層裂縫縫隙處充滿自由水，在車輛荷載反復(fù)沖擊下，就會使瀝青混凝土中粘附在碎石表面的瀝青剝離，基層的細(xì)集料形成泥漿被擠壓出路面，瀝青混凝土路面出現(xiàn)坑洞、碎裂、松散，造成瀝青混凝土早期破損，影響其使用壽命�；鶎恿芽p的危害較為常見，直接影響了路面行車的速度和安全。
四、水穩(wěn)基層裂縫產(chǎn)生的原因
1、水泥穩(wěn)定碎石壓實(shí)成型到正常養(yǎng)護(hù)期（一般為7d）的干縮：
由于混合料本身的水分和養(yǎng)護(hù)灑水的水分蒸發(fā)以及混合料內(nèi)部水化作用發(fā)生的毛細(xì)管作用、分子間吸附作用力和碳化收縮作用等，引起基層混合料體積在一定程度趨于減小而收縮，出現(xiàn)拉裂的現(xiàn)象。如果這段時(shí)間天氣正常，氣溫沒有太大變化，混合料（基層）從最佳含水量到較干燥的干縮過程可稱之為一次性的干縮，其產(chǎn)生的裂縫是有限的。
2、養(yǎng)護(hù)期滿后到施工瀝青封層或透層、攤鋪瀝青混凝土面層這段時(shí)間的干縮：
如果這段時(shí)間間隔較長，自然天氣從晴到雨、從雨到晴，風(fēng)吹日曬雨淋，基層料從“較干燥→保水狀態(tài)→較干燥→保水狀態(tài)”反復(fù)循環(huán)作用，水分反復(fù)的“蒸發(fā)、飽和、蒸發(fā)、飽和”，多次重復(fù)干縮過程，必然會使基層出現(xiàn)較為嚴(yán)重的拉裂現(xiàn)象，在薄弱地方就表現(xiàn)為裂縫。
3、溫縮性裂縫：
也就是熱脹冷縮產(chǎn)生的裂縫。萬物都具有熱脹冷縮的性質(zhì)，水泥穩(wěn)定碎石基層屬半剛性體，也不會例外。在水泥路面設(shè)計(jì)施工中，設(shè)置伸縮縫的做法規(guī)范中已有明確的規(guī)定，并且在施工和實(shí)際使用中得到廣泛的應(yīng)用，取得了顯著的成效。但長期以來，在水泥穩(wěn)定碎石基層的設(shè)計(jì)規(guī)范或施工技術(shù)規(guī)范中卻沒有提出來，這有待于進(jìn)一步探索。
4、荷載性裂縫：
一般發(fā)生在基層底部，由于車輛荷載的反復(fù)作用，裂縫逐漸向上擴(kuò)展至表面，車輪荷載作用下產(chǎn)生的裂縫反應(yīng)在面層，往往不是單獨(dú)的、稀疏的或較有規(guī)則的裂縫，而是稠密的、有時(shí)是相互聯(lián)系的。
此外，下承層強(qiáng)度不夠、路基太軟也會因反彈、返漿形成裂縫。
五、水穩(wěn)裂縫的預(yù)防及處理措施
1、做好原材料的選取及嚴(yán)格控制級配：
�。�1）水泥：為保證水泥穩(wěn)定碎石基層施工時(shí)有足夠的時(shí)間運(yùn)輸、攤鋪和壓實(shí)，應(yīng)對水泥的終凝時(shí)間有限制，一般需要6～10h。夏季施工時(shí)，氣溫較高，表面層的凝結(jié)硬化速度較快，水泥終凝時(shí)間應(yīng)盡可能達(dá)到10h；春秋季施工時(shí)水分蒸發(fā)較慢，終凝時(shí)間可縮短至6h。水泥標(biāo)號不能太高，最好不要超過32.5R，采用普通硅酸鹽水泥。劑量控制范圍為5%左右。
�。�2）碎石：高速公路基層碎石的用量是很大的，而一般外購的一個(gè)石料場的產(chǎn)量卻很小，就必須同時(shí)使用幾個(gè)料場進(jìn)料，并且由于儲料場地不足而又混堆儲料，這就產(chǎn)生兩個(gè)很嚴(yán)重的問題：一是由于不同礦源篩網(wǎng)不同造成同一檔料內(nèi)各粒料數(shù)量不同，幾檔材料混合后，生產(chǎn)配合比經(jīng)常變化，極易超出上限或下限。二是各料場碎石的密度不同，在確定最大干密度到來很大的困難——無法再集中混合礦料中得到一個(gè)最具代表性的最大干密度，最終導(dǎo)致現(xiàn)場無法進(jìn)行正常壓實(shí)度檢測和控制，壓實(shí)度經(jīng)常超過100%或小于極限值。如果只使用一個(gè)巖礦做粗集料的料場，既能保證生產(chǎn)配合比與理論配合比吻合較好，也能保證最大干密度不至于經(jīng)常變化，有利于混合料質(zhì)量控制。
2、施工過程控制：
�。�1）壓實(shí)度：由于基層材料來源的生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模相對較小，機(jī)械化程度不高，石料加工質(zhì)量普遍不夠穩(wěn)定，存在粒徑不均勻現(xiàn)象。因此水泥穩(wěn)定碎石混合料的最大干密度呈變化狀態(tài)。在壓實(shí)度的檢驗(yàn)中，如果采用同一干密度指標(biāo)作為標(biāo)準(zhǔn)，很容易出現(xiàn)壓實(shí)度不合格或超過100%的現(xiàn)象。因此施工中采用灌砂法進(jìn)行壓實(shí)度檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)對集料篩分，以確定粗骨料的含量，分別選用不同的密度標(biāo)準(zhǔn)；水量：水泥穩(wěn)定碎石是水泥與集料的水化凝結(jié)硬化的產(chǎn)物。
�。�2）含水量：考慮到混合料在運(yùn)輸、碾壓過程中還有水分散失，尤其夏季施工時(shí)水分蒸發(fā)快，施工過程中對水的含量應(yīng)控制在比最佳含水量大1%左右。含水量過小時(shí)，基層表層松散，碾壓容易起皮，難以壓實(shí)；含水量過大碾壓時(shí)粘輪，表面起拱，而且基層成型后水分散失愈多，形成的裂縫愈多。所以施工過程中含水量要控制適宜。
�。�3）施工接頭：基層在施工過程中留有接頭是難以避免的。但接頭處往往是應(yīng)力的集中區(qū)，在溫度應(yīng)力、基層收縮應(yīng)力和交通荷載的反復(fù)作用下，容易誘發(fā)為裂縫，從而導(dǎo)致瀝青面層產(chǎn)生反射裂縫。
3、養(yǎng)護(hù)期間控制
（1）及時(shí)養(yǎng)生：水泥穩(wěn)定碎石基層碾壓成型后應(yīng)及時(shí)覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)。由于水分參與了水泥的水化反應(yīng)，水分的散失將影響其正常的反應(yīng)，從而影響凝結(jié)硬化后形成的強(qiáng)度，特別是夏季施工，氣溫較高，基層表面的水分蒸發(fā)更快，極易產(chǎn)生均勻的裂紋。養(yǎng)護(hù)的方法可以采用草袋、麻袋或塑料薄膜覆蓋，保證基層不直接暴露在外。冬季施工時(shí)，要及時(shí)采取防凍措施。避免凍裂或松散。
�。�2）外力影響
水泥穩(wěn)定基層是半剛性路面結(jié)構(gòu)，在不鋪面層時(shí)，嚴(yán)禁超重車輛通行，過早通過超重車輛會使水穩(wěn)基層的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度受到破壞，產(chǎn)生不規(guī)則的細(xì)小裂縫。車輛超載是造成路面損壞的主要原因，路政管理部門要加重、加大對超載、超重車輛的處罰和監(jiān)管力度。充分考慮到超載車輛的影響，避免出現(xiàn)反射裂縫。
（3）工序緊密銜接
基層施工完畢后，為保證水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)不繼續(xù)失水，減少干縮裂縫產(chǎn)生，最好在一星期后即噴灑透油層或進(jìn)行下封層施工，盡早鋪筑瀝青路面。
六、結(jié)束語
對于水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫這一施工通病，施工單位應(yīng)該合理選擇原材料，科學(xué)安排施工工藝，對施工中出現(xiàn)的裂縫現(xiàn)象深入研究，找出原因，迅速補(bǔ)救，從而提高工程質(zhì)量，杜絕交通隱患。
參考文獻(xiàn)
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